Name: investigating alterations in caecum microbiota after traumatic brain injury in mice
Uploaded: 2019-09-19T13:00:00
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Die Autoren haben nichts zu verraten.

Alle durchgeführten Verfahren wurden von der Experimental Animal Ethics Committee der Zhejiang University genehmigt. Alle Instrumente und Materialien, die in der Chirurgie verwendet werden, sind steril. Das TBI-Proceudre dauert ca. 20 Minuten.
1. Tierpflege
<ol><li>Verwenden Sie 5- bis 6 Wochen alte männliche C57BL/6J-Mäuse (20-25 g Gewicht) in diesem Experiment.</li>
	<li>Halten Sie Mäuse auf einem 12 h/12 h Licht/Dunkel-Zyklus, und stellen Sie sicher, dass sie Nahrung und Wasser ad li...

<ol>
	<li>Cheng, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Trends in traumatic brain injury mortality in China, 2006-2013: A population-based longitudinal study. 14, e1002332 (2017).</li><li>Maas, A. I. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Traumatic+brain+injury:+integrated+approaches+to+improve+prevention,+clinical+care,+and+research.">Traumatic brain injury: integrated approaches to improve prevention, clinical care, and research.</a> The Lancet Neurology. 16, 987-1048 (2017).</li><li>Gaddam, S. S., Buell, T., Robertson, C. 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Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interactions+between+the+microbiota,+immune+and+nervous+systems+in+health+and+disease.">Interactions between the microbiota, immune and nervous systems in health and disease.</a> Nature Neuroscience. 20, 145-155 (2017).</li><li>Collins, S. M., Surette, M., Bercik, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+interplay+between+the+intestinal+microbiota+and+the+brain.">The interplay between the intestinal microbiota and the brain.</a> Nature Reviews Microbiology. 10, 735-742 (2012).</li><li>Cryan, J. F., Dinan, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mind-altering+microorganisms:+the+impact+of+the+gut+microbiota+on+brain+and+behaviour.">Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour.</a> Nature Reviews Neuroscience. 13, 701-712 (2012).</li><li>Nicholson, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Moderate+Traumatic+Brain+Injury+Alters+the+Gastrointestinal+Microbiome+in+a+Time-Dependent.">Moderate Traumatic Brain Injury Alters the Gastrointestinal Microbiome in a Time-Dependent.</a> Shock. , (2018).</li><li>Houlden, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+injury+induces+specific+changes+in+the+caecal+microbiota+of+mice+via+altered+autonomic+activity+and+mucoprotein+production.">Brain injury induces specific changes in the caecal microbiota of mice via altered autonomic activity and mucoprotein production.</a> Brain, Behavior, and Immunity. 57, 10-20 (2016).</li><li>Treangen, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Traumatic+Brain+Injury+in+Mice+Induces+Acute+Bacterial+Dysbiosis+Within+the+Fecal+Microbiome.">Traumatic Brain Injury in Mice Induces Acute Bacterial Dysbiosis Within the Fecal Microbiome.</a> Frontiers in Immunology. 9, 2757 (2018).</li><li>Alder, J., Fujioka, W., Lifshitz, J., Crockett, D. P., Thakker-Varia, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lateral+fluid+percussion:+model+of+traumatic+brain+injury+in+mice.">Lateral fluid percussion: model of traumatic brain injury in mice.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2011).</li><li>Thompson, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lateral+fluid+percussion+brain+injury:+a+15-year+review+and+evaluation.">Lateral fluid percussion brain injury: a 15-year review and evaluation.</a> Journal of Neurotrauma. 22, 42-75 (2005).</li><li>Pang, W., Vogensen, F. K., Nielsen, D. S., Hansen, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Faecal+and+caecal+microbiota+profiles+of+mice+do+not+cluster+in+the+same+way.">Faecal and caecal microbiota profiles of mice do not cluster in the same way.</a> Laboratory Animals. 46, 231-236 (2012).</li></ol>

Hier wird ein einfaches und effizientes Protokoll zur Bestimmung von Veränderungen der cecal microbiota nach TBI bei Mäusen vorgestellt. Die Induktion von Hirnverletzungen und die Entnahme von Caecum-Gehaltsproben sind wichtige Bestandteile des Protokolls.
Obwohl Forscher die Veränderungen der Darmmikrobiota nach TBI untersucht haben, waren die in diesen Studien verwendeten Hirnverletzungen CCI-8 und Gewichtstropfen/Impact-induzierte Modelle9....

Traumatische Hirnverletzungen (TBI) sind ein globales Problem der öffentlichen Gesundheit und die häufigste Todesursache bei jungen Erwachsenen1,2. TBI verursacht jedes Jahr viele Todesfälle, und Überlebende erleben eine Vielzahl von körperlichen, psychiatrischen, emotionalen und kognitiven Behinderungen. Daher ist TBI eine schwere Belastung für die Familiären und gesellschaftlichen Ressourcen eines Patienten. TBI beinhaltet sowohl die primäre Hirnverletzung, die zum Zeitpunkt des Traumas auftritt, als auch alle sekundären Hirnverletzungen, die Stunden bis Monate nach einer anfänglichen Verletzung entstehen. Sekundäre Hirnverletzungen werden durch mehrere biochemische Kaskaden vermittelt, die nicht nur schädlich für das Gehirn sind, sondern auch erhebliche negative Auswirkungen auf verschiedene Organsysteme haben, einschließlich des Magen-Darm-Systems3.
Derzeit gibt es drei Modelle, um TBI in Tierversuchen zu induzieren: Flüssigkeitspercussion-Verletzung, Kontrolle kortikaler Auswirkungen (CCI) und Gewichtsabnahmebeschleunigung. Lateral Fluid Percussion Injury (LFPI) ist das am häufigsten verwendete Modell, um diffuse Hirnverletzungen (DAI) zu etablieren4. Das Gerät verursacht Hirnverletzungen durch eine Kraniektomie, indem es einen kurzen Flüssigkeitsdruckimpuls auf die intakte Dura aufträgt. Dieser Impuls entsteht durch den Schlag des Pendels. LFPI ist eine reproduzierbare und kontrollierbare Modellierungsmethode für die TBI-Forschung.
Das Mikrobiom ist definiert als das kollektive Genom aller Mikroorganismen, die sich im menschlichen Körper befinden. Insbesondere Darmmikroben spielen nicht nur eine wichtige Rolle bei der Darmhomöostase und Funktion, sondern regulieren auch viele Aspekte der Wirtsphysiologie und der Funktion anderer Organe5. In den letzten Jahren, Es gibt zunehmend Hinweise, die darauf hindeuten, dass Darm-Mikrobiota reguliere Gehirnentwicklung und Funktion über Gehirn-Darm-Achsen6. Störung der Darmmikrobiota wurde mit mehreren Gehirnfunktionsstörungen einschließlich Parkinson-Krankheit, affektive Störungen, und Autismus7verbunden. Kürzlich, präklinische Studien haben auch berichtet, dass akute Hirnverletzungen Veränderungen in der Darmmikrobiotainduzierenkönnen 8,9.
Eine Studie von Treangen et al.10 fand signifikante Abnahmen bei drei mikrobiellen Arten und Erhöht bei zwei mikrobiellen Arten nach CCI-induziertem TBI. Diese Beweise deuten darauf hin, dass die Modulation von Darmmikrobiota eine therapeutische Methode im TBI-Management sein kann. Jedoch, die Mechanismen zugrunde Hirnverletzung-induzierte Darm-Mikrobiota Veränderungen bleiben unbekannt. Aus diesem Grund ist ein relativ einfaches und effizientes Modell zur Untersuchung der Veränderungen der Darmmikrobiota nach TBI erforderlich. Daher präsentiert die vorliegende Studie ein Protokoll zur Untersuchung von Veränderungen in Darmmikrobiota nach TBI bei Mäusen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:958px;" width="959">
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:222px;">DNA isolation kit&#160;</td>
			<td style="width:212px;">QIAGEN</td>
			<td style="width:354px;">51604</td>
			<td style="width:171px;">For fast purification of genomic DNA from stool samples</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Gene analysis service</td>
			<td>GENEWIZ</td>
			<td></td>
			<td>Gene analyse service</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Heating pad</td>
			<td>Shanghai SAFE Biotech Co.</td>
			<td>TR-200</td>
			<td>heating pad</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Injector</td>
			<td style="width:212px;">The First Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University</td>
			<td></td>
			<td>injector</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">LFPI device</td>
			<td style="width:212px;">Virginia 
			Commonwealth University</td>
			<td>FP302</td>
			<td>LFPI device</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Micro cranial drill</td>
			<td>RWD Life Science</td>
			<td>78061</td>
			<td>Micro cranial drill</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Povidone Iodine</td>
			<td style="width:212px;">The First Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University</td>
			<td></td>
			<td>Povidone Iodine</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

investigating alterations in caecum microbiota after traumatic brain injury in mice

Zunehmende Erkenntnisse zeigen, dass die Mikrobiota-Darm-Gehirn-Achse eine wichtige Rolle bei der Pathogenese von Hirnerkrankungen spielt. Mehrere Studien zeigen auch, dass traumatische Hirnverletzungen Veränderungen der Darmmikrobiota verursachen. Jedoch, Mechanismen, die der bidirektionalen Regulation der Gehirn-Darm-Achse zugrunde liegen, bleiben unbekannt. Derzeit gibt es nur wenige Modelle für die Untersuchung der Veränderungen in Darm-Mikrobiota nach traumatischen Hirnverletzungen. Daher kombiniert die vorgestellte Studie Protokolle zur Induktion traumatischer Hirnverletzungen mit einem lateralen Fluid Percussion-Gerät und die Analyse von Caecum-Proben nach Verletzungen zur Untersuchung von Veränderungen im Darmmikrobiom. Veränderungen der Darmmikrobiotazusammensetzung nach traumatischen Hirnverletzungen werden mittels 16S-rDNA-Sequenzierung bestimmt. Dieses Protokoll bietet eine effektive Methode zur Untersuchung der Beziehungen zwischen enterischen Mikroorganismen und traumatischen Hirnverletzungen.

Die Einrichtung von TBI ist in Abbildung 1dargestellt. Nach Anästhesie und Desinfektion wurde die Kopfhaut sagittisch eingeschnitten (Abbildung 1A). Eine Kraniotomie (3 mm Durchmesser) wurde mit einem elektrischen Bohrer über den rechten parietalen Kortex in den Schädel gezerrt, die Dura wurde intakt gehalten (Abbildung 1B, C). Eine Plastikverletzungskanüle wurde über das Knoche...

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Investigating Alterations in Caecum Microbiota After Traumatic Brain Injury in Mice

Präsentiert hier ist ein Protokoll, um diffuse traumatische Hirnverletzungen mit einem lateralen Fluid Percussion-Gerät gefolgt von der Sammlung des Caecum-Gehalts für Darm-Mikrobiom-Analyse induzieren.

Untersuchung von Veränderungen in Caecum Microbiota nach traumatischen Hirnverletzungen bei Mäusen

Increasing evidence shows that the microbiota-gut-brain axis plays an important role in the pathogenesis of brain diseases. Several studies also ...

Gleichzeitigkeit und die Linien Interaktionen zwischen dem Gehirn und der Darm-Mikrobiota bleibt unbekannt. Verwenden Sie diese Technik, Veränderungen in der Darmmikrobiota nach traumatischen Hirnverletzungen bei Mäusen können untersucht werden. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass sie relativ einfach und effizient ist.Demonstriert das Verfahren wird Wendong You, ein Student aus meinem Labor. Für traumatische Hirnverletzung Induktion, bestätigen Sie einen Mangel an Reaktion auf Zehenkneifen in einer anästhesierten Maus, und tragen Salbe auf die Augen des Tieres. Nach der Rasur, desinfizieren Sie die exponierte Kopfhaut mit 70% Ethanol, bevor Sie die Kopfhaut in einer sagittalen Ebene einschneiden.Mit Zangen, ziehen Sie den Schnitt auf beiden Seiten, und trennen Sie das Periost leicht. Verwenden Sie einen Marker, um einen Kreis mit drei Millimetern Durchmesser auf dem rechten Parietalbereich des Schädels zwei Millimeter von der Mittellinie entfernt zu zeichnen. Verwenden Sie einen elektrischen Bohrer, um vorsichtig den Schädel zu durchdringen, ohne die Dura zu beschädigen.Entfernen Sie die Knochenklappe, um ein Drei-Millimeter-Knochenfenster freizulegen, und legen Sie eine Plastikverletzungskanüle über die Kraniotomie. Nach der Zementierung der Kanüle zum Schädel mit Zahnacryl, verwenden Sie eine Fünf-Milliliter-Spritze, um die Kanüle mit sterilen 0,9%normaler Saline zu füllen, wobei darauf zu achten ist, Blasen zu vermeiden. Schalten Sie das Oszilloskop und den Verstärker ein.Bestätigen Sie, dass das Hochdruckrohr der seitlichen Fluid-Percussion-Verletzungsvorrichtung frei von Luftblasen ist, und liefern Sie etwa 10 Testimpulse, bis das Gerät ein stabiles Signal aussendet. Stellen Sie den Winkel der Pendelstartposition so ein, dass eine Pulsintensität von etwa zwei Standardatmosphären erreicht wird, und verbinden Sie die Verletzungskanüle mit der seitlichen Fluid-Percussion-Verletzungsvorrichtung. Ziehen Sie den Auslöser, um das Pendel freizugeben, was die Hirnverletzung induzieren.Dann erhalten und übertragen Sie einen Impuls an die Dura durch das gesamte geschlossene, flüssigkeitsgefüllte Schlauchsystem. Nach der Induktion einer Hirnverletzung entfernen Sie die Kanüle und vernähten den Schnitt. Legen Sie dann die Maus auf ein Heizkissen mit Überwachung, bis es ambulant ist, bevor Sie das Tier in seinen Hauskäfig mit ad libitum Zugang zu Nahrung und Wasser zurück.An den angegebenen experimentellen Zeitpunkten, setzen Sie den Darm nach Standardprotokollen und verwenden Atraumatische Zangen, um das Ekzum sanft von den anderen Darmtrakten zu trennen. Wenn das Gewebe gefunden wurde, schneiden Sie das Caecum mit einer scharfen Schere und extrahieren Sie den Caecum-Inhalt manuell auf einen sterilen Verband. Dann übertragen Sie den Inhalt auf ein 1,5-Milliliter-Mikrozentrifugenrohr, für minus 80 Grad Celsius Lagerung bis zur Mikrobiom-Analyse.16S rekombinante DNA-Sequenzierung zeigt eine reduzierte Vielfalt der Caecum-Mikrobiota bei Mäusen drei Tage nach traumatischen Hirnverletzungen, wobei die am häufigsten vorkommende Taxa innerhalb des Caecum-Inhalts der Schein- und traumatischen Hirnverletzungsgruppen in der Abbildung gezeigt wird. Darüber hinaus zeigt die nicht-metrische, multidimensionale Skalierung Veränderungen in der Zusammensetzung der Caecum-Mikrobiota nach traumatischen Hirnverletzungen. Denken Sie daran, Dura intakt zu halten, wenn Sie den Schädel bohren, und sanft zu sein, wenn Sie das Caecum von anderen Darmtrakten lokalisieren und trennen.Nach diesem Verfahren, Hämatoxylin und Eosin Färbung und analyse kann durchgeführt werden, um die histologische Veränderung und Entzündungsreaktion in Darmtrakt nach traumatischen Hirnverletzungen zu untersuchen.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Lateral Fluid Percussion: Model of Traumatic Brain Injury in Mice

Lateral Fluid-Percussion: Modell Schädel-Hirn-Verletzungen in Mäuse

Traumatic brain injury (TBI) research has attained renewed momentum due to the increasing awareness of head injuries, which result in morbidity and ...

Forschung

Neurowissenschaften

Investigations on Alterations of Hippocampal Circuit Function Following Mild Traumatic Brain Injury

Untersuchungen über Veränderungen der hippokampalen Schaltung Funktion Nach Mild Traumatic Brain Injury

Traumatic Brain Injury (TBI) afflicts more than 1.7 million people in the United States each year and even mild TBI can lead to persistent neurological ...

Laser Capture Microdissection of Enriched Populations of Neurons or Single Neurons for Gene Expression Analysis After Traumatic Brain Injury

Laser Capture Mikrodissektion von Angereichert Populationen von Neuronen oder Single Neurons zur Genexpressionsanalyse Nach Traumatic Brain Injury

Long-term cognitive disability after TBI is associated with injury-induced neurodegeneration in the hippocampus-a region in the medial temporal lobe that ...

Transplantation of Olfactory Ensheathing Cells to Evaluate Functional Recovery after Peripheral Nerve Injury

Transplantation von olfaktorischen Zellen ensheathing zu Funktionswiederherstellung nach peripheren Nervenschäden Bewerten

Olfactory ensheathing cells (OECs) are neural crest cells which allow growth and regrowth of the primary olfactory neurons. Indeed, the primary olfactory ...

A Method to Inflict Closed Head Traumatic Brain Injury in Drosophila

A Method to Inflict Closed Head Traumatic Brain Injury in Drosophila

Eine Methode, um geschlossene Kopftraumatische Hirnverletzung in Verursacht<em&gt; Drosophila</em

Traumatic brain injury (TBI) affects millions of people each year, causing impairment of physical, cognitive, and behavioral functions and death. Studies ...

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

Neuronalen Aktivität im primären somatosensorischen Cortex mit Thy1Imaging-GCaMP6s transgene Mäuse

The mammalian brain exhibits marked symmetry across the sagittal plane. However, detailed description of neural dynamics in symmetric brain regions in ...

Automated Gait Analysis in Mice with Chronic Constriction Injury

Automatisierte Ganganalyse bei Mäusen mit chronischen Verengung Verletzungen

The von Frey test is a classical method that has been widely used to examine the sensory function of neuropathic pain animals. However, it has some ...

A Novel In Vitro Model of Blast Traumatic Brain Injury

A Novel In Vitro Model of Blast Traumatic Brain Injury

Eine neuartige In-vitro- Modell von traumatischen Hirnverletzungen Blast

Traumatic brain injury is a leading cause of death and disability in military and civilian populations. Blast traumatic brain injury results from the ...

Effects of Blast-induced Neurotrauma on Pressurized Rodent Middle Cerebral Arteries

Auswirkungen der Explosion-induzierte Neurotrauma auf Druck Nagetier mittlerer Hirnarterien

Though there have been studies on the histopathological and behavioral effects of blast exposure, fewer have been dedicated to blast&#39;s cerebral ...